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Criação de plantas com genes de um dos pais
Esse trabalho foi publicado na Nature em mara§o de 2010, desencadeando esforços para alcana§ar o mesmo resultado em plantas de cultivo como milho, trigo e tomate.
Por UC Davis - 20/11/2021


Os cientistas estãoum passo mais perto de criar plantas com genes de apenas um dos pais. Uma nova pesquisa liderada por bia³logos de plantas na Universidade da Califa³rnia, Davis, publicada em 19 de novembro na Science Advances, mostra o mecanismo subjacente por trás da eliminação de metade do genoma e pode tornar mais fa¡cil e rápido o cultivo de plantas com caracteri­sticas desejáveis, como resistência a doenças .

Arabidopsis thaliana. Crédito: Wikipedia.

O trabalho decorre de uma descoberta feita hámais de uma década pelo falecido Simon Chan, professor associado de biologia vegetal da Faculdade de Ciências Biola³gicas da UC Davis, e colegas.

As plantas, como outros organismos sexuais, herdam um conjunto correspondente de cromossomos de cada pai. Para transmitir uma caracterí­stica favora¡vel, como resistência a pragas ou a  seca, a todos os seus descendentes, a planta teria que carregar a mesma variante genanãtica em cada cromossomo. Mas criar plantas que "se reproduzam de verdade" dessa maneira pode exigir gerações de cruzamentos.

Em 2010, Chan e seu colega de pa³s-doutorado Ravi Maruthachalam descobriram por acaso uma maneira de eliminar a contribuição genanãtica de um dos pais durante o cultivo da planta de laboratório Arabidopsis . Eles haviam modificado uma protea­na chamada CENH3, encontrada no centra´mero, uma estrutura no centro de um cromossomo. Quando eles tentaram cruzar o tipo selvagem de Arabidopsis com plantas com CENH3 modificado, eles obtiveram plantas com metade do número normal de cromossomos. A parte do genoma de uma planta-ma£e foi eliminada para criar uma planta hapla³ide.

Esse trabalho foi publicado na Nature em mara§o de 2010, desencadeando esforços para alcana§ar o mesmo resultado em plantas de cultivo como milho, trigo e tomate.

Desvendando um mistanãrio

Mas replicar a estratanãgia exata de Chan fora da Arabidopsis atéagora provou ser infruta­fero, disse o professor Luca Comai, Departamento de Biologia Vegetal e Centro de Genoma da UC Davis, autor saªnior do novo artigo. Recentemente, outros laboratórios criaram plantas com um conjunto de cromossomos manipulando o CENH3, mas não estãoclaro como os resultados estãorelacionados.

"A base mecanicista dos efeitos do CENH3 na indução hapla³ide era misteriosa", disse Comai. Parece haver regras diferentes para cada espanãcie, disse ele.

Muito desse mistério foi esclarecido. Mohan Marimuthu, pesquisador do Centro de Genoma UC Davis e Departamento de Biologia Vegetal, com Comai, Maruthachalam (agora no Instituto Indiano de Educação em Ciência e Pesquisa, Kerala) e colegas descobriram que quando a protea­na CENH3 éalterada, ela éremovida do DNA no ovo antes da fertilização, enfraquecendo o centra´mero.

"Nas divisaµes embriona¡rias subsequentes, os centra´meros depletados de CENH3 contribua­dos pelo a³vulo deixam de competir com os ricos em CENH3 contribua­dos pelo esperma e o genoma feminino éeliminado", disse Comai.

A descoberta de que qualquer esgotamento seletivo de CENH3 gera fraqueza do centra´mero explica os resultados originais de Chan e Maruthachalam, bem como novos resultados de outros laboratórios em trigo e milho, disse Comai. Este novo conhecimento deve facilitar a indução de hapla³ides em plantas de cultivo , disse ele.

Os autores adicionais do artigo são: na UC Davis, Anne Britt e Sundaram Kuppu; Ramesh Bondada, Instituto Indiano de Educação e Pesquisa em Ciências; e Ek Han Tan, Universidade do Maine.

 

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